Лечебная фотоника. Физики дают медикам инструменты тоньше волоса

Роман Пономарёв пять лет возглавляет молодёжную лабораторию интегральной фотоники ПГНИУ. Вместо работы на заводе совместно с наукой он выбрал чистый академический путь. По заказу государства лаборатория Романа реализует крупные научные и технические проекты. Помимо этого, она работает с ведущими предприятиями в своей отрасли. С 2021 года учёный разрабатывал методы формирования микроскопических структур на кончике оптического волокна. Изобретение лаборатории Романа служит при производстве систем телекоммуникаций, а также решает проблемы биологии и врачебного дела. Учёный рассказал, как при помощи света доктора лечат больных людей и какие перспективы у фотоники в медицине.

Стратегия публичности

Константин Тельнов, perm.aif.ru: Роман, у вас был опыт обучения в США, после чего вы вернулись в Пермь преподавать в классическом университете. Почему вы решили продолжить работу в России?

Роман Пономарёв: Я выпускник Пермского университета. Да, у меня были стажировки за рубежом, например, три месяца в Луисвилле, но это не было долгой эмиграцией. Что касается академической среды — я никогда не покидал науку и вуз. Долгое время работал в Пермской приборостроительной компании. Параллельно с этим писал кандидатскую диссертацию и преподавал в университете. Из-за такого совмещения у меня есть опыт в производстве и в индустрии. После появления двух маленьких детей я понял, что мне нужна большая гибкость в построении рабочего дня. В отличие от жёсткого графика на производстве университет предоставляет такую возможность. Поэтому я оставил работу на заводе и открыл молодёжную лабораторию интегральной фотоники в ПГНИУ.

— Молодёжная лаборатория интегральной фотоники в ПГНИУ сейчас состоит из более 24-х учёных. С чего начался её путь?

— Всё началось с очень сильного желания создать фотонную лабораторию на территории университетского кампуса. Нам выделили крошечную комнату, бывшую механическую мастерскую. Вместе с коллегой мы отремонтировали её и начали собирать оборудование по кусочкам. Что-то покупали на свои деньги, что-то — на выигранные небольшие гранты. Там мы проводили первые эксперименты. Если в 2020 году это была просто комната с приборами, то с 2021 года лаборатория существует официально как подразделение университета.

— Вас называют одним из самых медийных учёных в Перми. Что для вас публичность?

— Осознанная стратегия. Она приносит очень важные результаты, которые нельзя игнорировать. Во-первых, о нас узнают студенты, после чего приходят к нам в лабораторию мотивированные и подготовленные. Решается важный вопрос кадров. Во-вторых, благодаря медийности нас находят заказчики, которые дают нам НИРовские (научно-исследовательские и опытно-конструкторские) работы. Быть публичным гораздо эффективнее, чем если бы ребята из лаборатории сами искали проекты.

10 ноу-хау от учёных. Истории пермских разработчиков Подробнее

— Где сегодня в фотонике зреет физическая революция?

— По моему мнению, возможности применения света гораздо шире того, что мы используем сейчас. Но я верю в его гораздо более широкое и тонкое использование. Речь не о революции, а о большом шаге для человечества. Свет, доставленный по оптоволокну, кардинально изменит многие сферы. Особенно медицину.

Запросы врачей

— Как лаборатория договаривается о сотрудничестве с врачами?

— В свободное время я читаю научные статьи, сборники конференций и слежу за новостями по тегу «фотоника» в соцсетях. Иногда вижу, что кто-то использует похожие технологии в медицине. Тогда сразу пишу этим людям письмо или звоню при наличии номера. Говорю им: «Мы можем сделать элемент на кончике волокна, который будет работать лучше». Как правило, людям по ту сторону экрана становится очень интересно. В последний раз настойчиво пригласили приехать в клинику и посмотреть, какие задачи должно решить наше волокно. Мне кажется, так это и должно работать: присутствуешь на операции и видишь все детали. Надеюсь только, что в обморок не грохнусь.

— Каким образом удаётся переводить запросы хирургов на язык фотоники?

— Стоит отметить, у врачей бывает замечательная приборная база. Порой встречаются лазеры дороже, чем в лабораториях физиков. Они хорошо подкованы в техническом плане: отлично знают измеряемые величины, пределы применимости приборов, источники погрешности в их работе. В этом смысле мы говорим с ними на одном языке. Экспериментальная физика говорит на языке того, что можно «пощупать» не только прибором, но и пальцами. Тут мы близко сходимся с врачами — если я крутану ручку прибора, то он даст больше мощности. Весь процесс будет виден докторам.

— Вы работаете с врачами разных специальностей и из разных городов. Что объединяет все эти запросы?

— Проблемы у стоматологии, урологии, хирургии или неврологии разные. Но средство решения для всех одно — свет. Если правильно подвести свет к живым тканям через оптоволокно, можно воздействовать точечно: с разной длиной волны и мощностью. Метод доставки крошечной точки света прямо в нужное место объединяет все наши проекты. Сейчас наша лаборатория делает датчик температуры для пермских урологов. Он будет работать на кончике волокна, которым дробится камень в почках. Размеры инструмента измеряются десятками микрометров — тоньше человеческого волоса. Технология поможет доктору знать, какая температура в области операции. При незнании этого показателя доктор может спровоцировать у пациента серьёзные последствия и побочные эффекты. Наш прибор предоставляет урологам высокую точность, которой у них сейчас нет. Первую версию мы сделали, теперь превращаем лабораторный образец в мелкую серию. Она позволит быстро менять устройство с сохранением качества. Мы также сотрудничаем с детским хирургом из Челябинска. Нам прислали фотографию, где видно распухшую вену. Нужно было изготовить прибор для лазерной коагуляции сосудов — внутреннего светового излучения вены. После этого её стенки «склеиваются», кровоток в этом месте прекращается и вскоре сосуд рассасывается. Вена становится более живой. После отправки наших первых приборов ждём от него обратной связи.

Не прервали операцию. Врачи успешно удалили опухоль во время атаки БПЛА Подробнее

Выйти из лаборатории

— Насколько сложно внедрять физические разработки в реальную клиническую практику?

— Мы пока в самом начале этого пути. Наверняка будут сложности с сертификацией. Я даже не знаю, сможем ли мы преодолеть все барьеры. Как выйти из лаборатории в клинику, перейти от мышки к человеку? Мне предстоит решить много подобных трудных задач.

— Как расширяется ваше сотрудничество с врачами?

— Совсем недавно мы консультировались со стоматологами по поводу фотодинамической терапии. Можно залезть оптоволокном в десневой карман между зубами и десной, куда фонариком не достать. Там происходит много разнообразных реакций, что вызывает воспаление и разрушает зуб. Как раз туда можно было бы попасть волокном и активировать лекарства для предотвращения болезни. По этой тематике я дал нескольких магистерских и бакалаврских дипломов для эффективного продвижения работы с помощью студентов. Налаживаем контакты со специалистами, которые занимаются болезнью Альцгеймера и исследованиями мозга. Нейродегенеративное заболевание у большинства из нас впереди. Я очень надеюсь, что мы сможем лечить с помощью фотоники заболевание головного мозга. Есть много людей, у которых тело ещё здорово, а голова уже не работает. Жизнь людей и их близких становится печальной. С этим надо бороться.

Фильм про науку

2025 году пермские документалисты сняли 34-минутный фильм о сотрудничестве Романа Пономарёва и врача-уролога. После выхода «Фотонных головоломок» в прокат зрители увидят переплетение работы учёных-физиков с медициной. Пока ребята из лаборатории создают сложные датчики, доктор думает над внедрением технологии в лечение мочекаменной болезни. Пока что про деятельность молодёжной лаборатории фотоники ПГНИУ сняли один фильм. Что же случится, когда будущие изобретения Романа начнут применяться в стоматологии, хирургии и неврологии массовыми сериями.

Будущее за роботами? Алексей Швейкин – о развитии науки и промышленности Подробнее